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El implante detecta el oxígeno en las profundidades del cuerpo
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Ingenieros de la Universidad de California en Berkeley han creado un diminuto implante inalámbrico capaz de medir en tiempo real los niveles de oxígeno de los tejidos bajo la piel. El dispositivo, más pequeño que una mariquita media y alimentado por ondas de ultrasonido, podría ayudar a los médicos a controlar la salud de los órganos o tejidos trasplantados y avisar con antelación de un posible fracaso del trasplante.
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La tecnología, creada en colaboración con médicos de la Universidad de California en San Francisco, también prepara el camino para la creación de una variedad de sensores miniaturizados que podrían rastrear otros marcadores bioquímicos clave en el cuerpo, como el pH o el dióxido de carbono.
Estos sensores podrían proporcionar algún día a los médicos métodos mínimamente invasivos para controlar la bioquímica del interior de los órganos y tejidos en funcionamiento. "Es muy difícil medir cosas en el interior del cuerpo", afirma Michel Maharbiz, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación de la UC Berkeley e investigador del Chan Zuckerberg Biohub. "El dispositivo demuestra cómo, utilizando la tecnología de los ultrasonidos junto con un diseño de circuitos integrados muy inteligente, se pueden crear sofisticados implantes que penetran muy profundamente en los tejidos para tomar datos de los órganos"
Maharbiz es el autor principal de un nuevo artículo que describe el dispositivo, que aparece en la revista Nature Biotechnology.
El oxígeno es un componente clave de la capacidad de las células para aprovechar la energía de los alimentos que ingerimos, y casi todos los tejidos del cuerpo necesitan un suministro constante para sobrevivir. La mayoría de los métodos para medir la oxigenación de los tejidos sólo pueden proporcionar información sobre lo que ocurre cerca de la superficie del cuerpo. Esto se debe a que estos métodos se basan en ondas electromagnéticas, como la luz infrarroja, que sólo pueden penetrar unos pocos centímetros en el tejido de la piel o de los órganos. Aunque hay tipos de resonancia magnética que pueden proporcionar información sobre la oxigenación de los tejidos profundos, requieren largos tiempos de exploración, por lo que no pueden proporcionar datos en tiempo real.
Desde 2013, Maharbiz ha estado diseñando implantes miniaturizados que utilizan ondas ultrasónicas para comunicarse de forma inalámbrica con el mundo exterior. Las ondas ultrasónicas, que son una forma de sonido de frecuencia demasiado alta para ser detectada por el oído humano, pueden viajar inofensivamente a través del cuerpo a distancias mucho más largas que las ondas electromagnéticas y son ya la base de la tecnología de imágenes por ultrasonidos en medicina. Un ejemplo de este tipo de dispositivo es Stimdust, diseñado en colaboración con el profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática de la UC Berkeley Rikky Muller, que puede detectar y estimular los disparos eléctricos de los nervios en el cuerpo.
Soner Sonmezoglu, investigador postdoctoral en ingeniería de la UC Berkeley, dirigió el esfuerzo por ampliar las capacidades del implante para incluir la detección de oxígeno. La incorporación del sensor de oxígeno supuso la integración de una fuente de luz LED y un detector óptico en el diminuto dispositivo, así como el diseño de un conjunto más complicado de controles electrónicos para operar y leer el sensor. El equipo probó el dispositivo controlando los niveles de oxígeno dentro de los músculos de ovejas vivas.
Sonmezoglu señala que este tipo de sensor de oxígeno difiere de los oxímetros de pulso que se utilizan para medir la saturación de oxígeno en la sangre. Mientras que los pulsioxímetros miden la proporción de hemoglobina oxigenada en la sangre, el nuevo dispositivo es capaz de medir directamente la cantidad de oxígeno en los tejidos.
"Una de las posibles aplicaciones de este dispositivo es la monitorización de los trasplantes de órganos, ya que en los meses posteriores al trasplante de órganos pueden producirse complicaciones vasculares, y estas complicaciones pueden dar lugar a una disfunción del injerto", explica Sonmezoglu. "También podría utilizarse para medir la hipoxia tumoral, lo que puede ayudar a los médicos a guiar la radioterapia contra el cáncer"